自動換刀系統的工作原理

木材加工高速電主軸的自動換刀機構由刀具夾緊部分和松刀部分組成。刀具夾緊部分主要由拉刀爪、拉桿、碟形彈簧等組成，這一部分隨主軸一起旋轉;松刀功能主要通過氣缸來實現。由氣動裝置提供動力，實現夾緊和放松刀柄的動作。

電主軸自動換刀系統的工作原理是:在夾頭夾緊刀具的狀態下，碟形彈簧壓縮，彈簧向后施加力給拉桿，拉桿拉緊拉刀爪，夾緊刀具;松刀時，電主軸后端配置的松刀氣缸充氣，頂桿頂推拉桿后部，壓縮碟形彈簧，拉桿推動拉刀爪下移，拉刀爪張開，松開刀具。

刀具夾緊機構

刀具夾緊機構的結構如圖1所示，采用碟形彈簧實現刀具夾緊。碟形彈簧多采用復合組合形式，即多組疊合碟簧對合組成，拉桿較長，拉桿對主軸的動平衡有一定影響。該結構的碟形彈簧損壞后可以方便地取出，進行更換。采用滾動軸承的鉆、銑削主軸采用較多

圖1刀具夾緊結構示意圖                                                         圖2松拉刀氣缸結構原理圖

松拉刀氣缸

電主軸的松刀氣缸的結構如圖2所示，采用固定式雙缸的結構形式實現松刀。固定缸是指氣缸體在工作過程中是固定的，氣缸體不承受松刀力的反力。其工作原理是:壓縮空氣進入氣缸，當氣缸充氣時壓縮空氣從圖示箭頭方向推動活塞帶動推桿，推桿直接推動拉桿的后部，壓縮碟形彈簧，使拉刀爪張開，松開刀具。

拉刀力的計算

電主軸單元的拉刀力是影響主軸單元旋轉精度、加工零件精度、安全性和主軸使用壽命等的重要因素。拉刀力過大，主軸錐孔易變形，主軸單元旋轉精度和加工零件精度會降低，同時主軸壽命也會縮短;拉刀力過小，會影響主軸單元旋轉精度和加工零件精度，同時在使用安全上也有隱患。碟形彈簧是自動換刀系統的關鍵零件，具有小變形大承載力的特點,主軸拉刀機構采用碟形彈簧提供拉刀力，有效地解決了刀具轉動過程中夾具系統夾持力不足的缺點。根據木材加工電主軸所承受的工作載荷情況，碟形彈簧的載荷計算方式如圖下：

刀柄的軸向拉力等于碟形彈簧的彈性變形力大小，根據計算出的碟形彈簧載荷大小，給碟形彈簧施加相應的預載荷，施加的預載荷力即為主軸的拉刀力。

實現松刀的條件

卸刀過程是通過氣缸推動推桿往前運動，推桿頂推桿后部，壓縮碟形彈簧，拉桿推動夾頭下移，彈簧夾頭張開，松開刀具。卸刀氣缸的推力計算如下圖:

當氣缸在推動頂桿向前運動的過程中，計算總的工作載荷P?,當滿足條件P推＞P?時，可以實現松刀運動。